电力设备系列：发电装备供应紧张，SOFC成北美数据中心电源新选择

AI飞速发展，数据中心用电需求激增，美国电网扩容周期长与算力扩张矛盾突出，AI负荷就地供电成为刚需。而由于燃气轮机发电装备供应紧张，SOFC因快速部署、高效率、高可靠性和低排放优势，在美国成为数据中心电源的新选择。SOFC快速部署是核心优势，尽管前期资本开支较高且核心部件寿命较短更换成本高，但考虑ITC补贴和未来降本的潜力，其远期经济性可能值得关注。近期，美国Bloom Energy公司订单规模突破1GW，受到业界广泛关注。国内SOFC目前尚处于起步状态，以示范项目为主，但部分零部件已经进入北美供应链体系。

摘要

发电装备供应紧张，SOFC成为北美新选择之一。AI带来了全球数据中心用电量的快速增长，在北美等电力系统冗余较低的区域，供电问题越来越紧迫，美国PJM等区域新增电力接入平均需等待3–5年。传统依赖电网供电模式难以满足新建数据中心需求。而燃气轮机发电等发电装备供应紧张，GEV交付周期长达3-5年，在此背景下，SOFC因可模块化快速部署、高效率、高可靠性和低排放等特性，成为海外数据中心的替代电源路径之一。SOFC快速部署是核心优势，尽管前期资本开支较高且核心部件寿命较短更换成本高，但考虑ITC补贴和未来降本的潜力，其远期经济性可能值得关注。

Bloom Energy接连获得大单。Bloom Energy作为全球SOFC产业化领先者，在固定式燃料电池领域市占率约4成，2024年收入14.7亿美元，同比增长11%，2025年上半年延续双位数增长，毛利率维持30%左右，盈利能力持续改善。公司在数据中心市场进一步突破，已经获得包括Oracle、Equinix、AEP等行业巨头的数据中心供电系统大额订单，目前累积订单超1GW，26年计划产能翻倍到2GW。

国内示范快速追赶，部分公司进入全球供应体系。国内SOFC产业尚处早期，以示范项目为主，目前已落地百千瓦级项目。但另一方面，国内三环集团等公司，已经进入SOFC全球供应体系。

具体推荐及投资建议，请参照正式报告

风险提示：下游需求不及预期、产品降本不及预期、技术进步不及预期。

一、SOFC为数据中心供电带来新选择

1.1 数据中心需求快速上涨带来供电难题

全球数据中心用电持续攀升。IEA测算，2022年全球数据中心耗电量约240–340TWh，占全球总耗电1–1.3%。AI大模型推理和训练使得单位算力耗电快速上升，麦肯锡预测2030年全球数据中心耗电或达2022年的2–3倍，美国占比可能逼近全国总耗电量的8%。算力需求的爆发使得电力供需矛盾成为制约产业发展的核心因素。

电网扩容进度滞后。美国电网扩容周期长、审批复杂，新增接入周期普遍超过3–5年。在PJM等地区，部分大型数据中心项目甚至需要等待5–7年才能完成接入。Bloom Energy在2025Q2电话会上强调，AEP（PJM地区头部发电公司）等公用事业巨头均指出电力需求“以45年来未见的速度增长”，但电网无法同步扩容。综上，数据中心运营商不得不寻找更快的电源替代方案。2025年7月，PJM举办的美国最大规模电力拍卖中，电力价格定格在$329.17 a megawatt-day，较去年创纪录的高位上涨约22%，原因是大型科技公司数据中心需求推动电力需求持续超过供应。

政策助推低碳供电。《通胀削减法案（IRA）》提供燃料电池等分布式电源30%的投资税抵免（ITC），显著降低初始资本成本。同时，部分州政府还叠加绿色能源要求，要求新建数据中心增加低碳电源占比。在政策与市场的双重驱动下，SOFC在美国迎来商业化窗口期。

1.2 SOFC效率高，技术进步空间大

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cel，简称 SOFC)与固体氧化物电解池（Solid Oxide Electrolysis Cell，简称SOEC）并称为SOC，同一套设备可以一体两用，既发电，又可电解水制氢。其中SOFC是一种高温燃料电池技术，通过固体氧化物电解质导电，在600–1000℃高温下运行。燃料（天然气、氢气等）在阳极氧化，空气中的氧气在阴极被还原为氧离子迁移到阳极，实现直接发电。该过程为电化学反应，效率高、排放低，不依赖燃烧环节。相较于PEMFC，SOFC催化剂为Ni以及氧化物电极自身，不含贵金属，成本具有显著优势。SOFC相较于柴发、燃气轮机等发电方式具有以下优势，更适合数据中心电源，可作为主副电源供电：

电效率远高于机组：SOFC电效率可达55–65%，若结合余热利用，综合效率超过90%。相较之下，柴油机与燃气轮机电效率普遍在30–40%。在电价高企的地区，SOFC的高效率可显著摊薄全周期用电成本。

燃料兼容性极强：SOFC可利用天然气、氢气、生物气、氨气等多种燃料，兼容现有天然气管道，未来可无缝过渡至氢能或低碳燃料场景。燃料灵活性使其在能源转型阶段具备长期竞争力。

可靠性满足数据中心需求：SOFC发电无需交直流转换器和谐波抑制设备，简化系统构成，稳定性更高。单体寿命可达4–6万小时，Bloom宣称其系统可实现连续运行且无需停机维护，满足数据中心“七乘二十四”用电需求。

模块化快速部署：SOFC单体输出几十至数百千瓦，模块化组装可扩展至MW级别。采用撬装式设计，可在90天内完成安装并上线，相比天然气机组建设周期（1–2年）、电网接入周期（3–5年）优势显著。

排放水平接近零碳：SOFC发电几乎不产生NOx、SOx，CO2排放显著低于燃煤和天然气轮机。若使用氢气或生物气，可实现接近零碳排放，契合数据中心碳中和目标。

目前SOFC仍处于产业化初期，仍面临系统成本偏高，高温运行带来材料挑战，寿命提升受限等问题：

系统成本偏高：Bloom Energy当前系统成本约3,400美元/kW，仍显著高于柴油机（~1,000美元/kW）和燃气轮机（~1,000–2,000美元/kW）。高成本主要来自电堆材料、制造规模不足及高温运行对可靠性的要求。

高温运行带来材料挑战：SOFC运行温度超过600℃，阳极、阴极和电解质材料需要具备高导电性与耐热稳定性。电堆衰减、密封件寿命仍是限制其规模化应用的关键因素。

寿命虽提升但仍受限：虽然Bloom产品已突破4–6万小时寿命，但相比部分柴发和燃气轮机>8万小时仍有差距。寿命提升对降低全周期成本至关重要，也是国内外研发的重要方向。

由于反应在高温下进行，同一套装置既可以发电也可以分解水制氢，SOFC装置进行逆反应即分解水制氢，即被称为SOEC，效率也高于其他技术路线，在产业里也关注度较高。

1.3 海外应用开始快速落地，国内处于示范阶段

海外SOC应用进入规模化落地阶段。Bloom Energy是全球SOFC的领军者，在固定式燃料电池领域市占率约4成，凭借其在美国电网及数据中心领域的突破性应用，获得了包括Oracle、Equinix、AEP等行业巨头的数据中心供电系统大额订单。2024年，Bloom与AEP签署了高达1GW的燃料电池采购协议，验证了SOFC在大规模电力供应中的潜力。其他地区，Topsoe在丹麦成功应用SOEC实现氢气制备；Sunfire 2024 年 3 月与壳牌合作开发大型 SOEC 电解槽；韩国和日本的多个能源项目也开始使用SOFC系统以支持智能电网及绿色能源目标。

国内SOFC已进入示范阶段。国内已落地百千瓦级项目，受限于寿命和可靠性，尚未形成商业化需求。产业链端已有突破： 2025 年 1 月，三环集团建设的全国首个 300 千瓦 SOFC 商业化推广示范项目在深圳市光明区人民医院正式投产。壹石通实现全链条自制并建成2MW中试线，并计划2025年底运行120kW系统。雄韬股份中标中广核SOFC测试服务。行业整体仍处早期，但已具备材料与示范基础，未来有望在数据中心用电压力加剧下加速应用。未来应用场景或率先出现在工业园区分布式供能、医院备用电源和清洁供热等领域，中长期有望借助AI数据中心扩张迎来商业化窗口。

此外，国内SOEC由于契合国家发展电解水制氢路线，具有效率高的优势，已有示范工程应用。中石化百千瓦级 SOEC 制氢设备已示范运营。未来有望随着SOFC加速发展带动SOEC制氢应用。

二、SOFC降本潜力大

2.1 成本对比：SOFC较柴发有优势，竞争潜力足

SOFC资本开支高但效率突出。目前Bloom Energy SOFC造价约3400美元/kW，显著高于柴油机组（约700美元/kW）和燃气轮机（600–1400美元/kW），但其电效率50–65%，热电联供综合效率可超90%，远优于传统机组30–40%。以天然气3.05 USD/MMBtu、柴油3.75 USD/加仑测算，SOFC发电成本约0.09美元/kWh，而柴油机组约0.28美元/kWh。全生命周期看，SOFC虽初始投资高，且核心部件寿命较短更换成本高，但运行经济性较柴发更具竞争力，同时未来随着规模效应带来购置成本的降低，电堆寿命的提升，LCOE有望接近燃气轮机水平。

补贴与低排放改善经济性。美国IRA法案提供30% ITC补贴，使SOFC实际成本大幅下降。以1MW系统测算，SOFC LCOE可由0.11美元/kWh降至约0.09美元/kWh，部分项目已接近传统电源价格。此外，SOFC运维需求低、排放近零，避免碳税成本，在加州等地区优势尤为明显。

以下为bloom估算，对SOFC估算偏乐观

2.2 Bloom Energy订单剧增

财务数据改善显著。Bloom Energy  2024年全年收入14.7亿美元，同比增长11%，创历史新高。2025年Q1收入3.3亿美元，同比增长39%；2025Q2 营收约 4 亿美元，同比增长 20%，毛利率维持在 28% 左右，经营现金流连续多个季度转正。这意味着公司首次在规模化扩张背景下实现稳定盈利能力的提升。公司预计2025年的收入为16.5亿美元至18.5亿美元，增幅12%-26%。

SOFC订单持续突破。公司截至25Q2，累计待交付SOFC订单超 1GW，涵盖数据中心、公用事业与工业客户。公司2025年7月宣布与Oracle合作，为其AI数据中心提供动力，并承诺实现90天交付；2024年与CoreWeave合作，2025Q3将在伊利诺伊州投运，标志SOFC快速切入AI算力场景。同年，Bloom与AEP签署1GW订单（首批100MW落地），创燃料电池史上最大采购，Equinix合作规模亦超100MW、覆盖19个数据中心，彰显SOFC在顶级IDC客户群体中具备复制性与规模化潜力。

积极扩产SOFC产能。Bloom目前产能1GW， 预计到 2026 年产能将翻倍至 2GW，以应对快速增长的 IDC 市场。未来随着规模效应显现，系统成本有望持续下降。公司强调燃料灵活性和模块化部署优势，认为 SOFC 有望在未来几年逐步替代传统柴油机和燃气轮机，成为数据中心核心电源选择。

三、国内SOFC公司介绍

目前国内SOFC仍处示范期，寿命和可靠性与海外存在差距，尚未大规模应用。但部分企业已在材料和系统层面实现突破：三环集团在隔膜板等材料接近国际先进；壹石通通过全链条布局掌握成本优势；雄韬股份依托燃料电池经验快速切入。随着MW级中试线和百kW级示范项目推进，国内差距有望缩小。

三环集团：SOFC/SOEC材料龙头

三环集团是 Bloom Energy 隔膜板的核心供应商，深耕 SOC 材料超 20 年，具备全球领先的陶瓷基材料体系与规模优势。公司 2024 年完成 210 kW SOFC 示范系统验收，电效率提升至 65%，寿命通过 2000 小时测试，验证了国产电堆的可行性。依托电子陶瓷龙头地位和材料产业链协同，三环短期业绩受益于 Bloom 供应链，中长期有望借助国内 SOC 示范和全球 SOFC 扩容实现放量。

壹石通：全产业链材料自制

壹石通长期布局 SOFC/SOEC，研发团队具备博士背景，掌握从粉体、电解质膜片到电堆组装的全链条工艺，关键材料完全自制，具备独特成本控制力。公司已建成 2 MW 中试线，计划 2025 年底上线 120 kW 示范系统，进入工程验证阶段。未来通过“示范项目—规模制造—客户验证”路径，有望在 3–5 年内率先实现百 MW 级产业化。

雄韬股份：切入SOFC工程应用

雄韬股份在氢燃料电池领域经验丰富，具备双极板制造和系统集成能力。2025 年公司中标中广核 SOFC 测试服务项目，首次进入 SOFC 产业链。凭借测试服务切入和车用燃料电池经验，雄韬有望逐步拓展至堆栈制造和系统集成，并通过与央企客户合作积累示范经验，未来在设备制造、系统集成和运维服务等方向具备发展潜力。

风险提示

1、下游需求不及预期：SOFC下游应用主要针对数据中心场景，若AI资本开支放缓将影响SOFC应用进度。

2、产品降本不及预期：SOFC/SOEC处于发展初期，成本较高，生产工艺还有进步空间，后续若规模化无法体现，技术提升速度较慢可能导致产品降本不及预期。

3、技术进步不及预期：目前SOFC/SOEC技术尚不成熟，长时间稳定性还需要验证，若材料科学迭代较慢，技术进步可能不及预期。

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